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ePlus视网膜系统 多级压裂如在眼前

ePlus视网膜系统 多级压裂如在眼前随着压裂长度和级数的增加,实时监控井下压裂作业情况迫在眉睫,现有的常规监测技术价格高昂,并不能用于每级压裂的监控,为解决上述难题Packers Plus公司的ePlus视网膜系统应运而生。

作者 | Maurice Smith
编译 | 周诗雨

众所周知,水平井多级压裂技术让老油气储层焕发新生,打开了油气开采的新局面,自从15年前该技术发展起来后,油气井的单井产量增长了十倍。

但是随着水平井筒延伸长度的增加(可达几公里)和压裂级数的升高(最高记录的井压裂级数已经达到了三位数),压裂施工过程中如何采集井下工具性能的实时信息变成了一个难题。

由于常规的监控技术,如微地震排列、示踪剂或者分布式声波传感器(光纤电缆下放在井筒中或在套管外)等价格昂贵,因此不可能对每级压裂都采用这些技术进行监控,所以完井公司经常也就两眼一抹黑,至于是否将压裂球投掷到了正确的位置,是否准确打开了每级井下滑套,这都无从得知。而在多级压裂中,如果一些级数没有压裂成功,则可能会对井的初始和最终采收率造成较大的影响。

ePLUS视网膜监控系统

为了弥补这块技术上的空缺,Packers Plus能源服务公司研发了一种新的监控技术—ePLUS视网膜监控系统。该系统可以安装在井口,监控每级压裂井下工具的实时作业情况,该系统价格便宜,可作为一种常规的配置。ePLUS视网膜监控系统可以同时利用压力和声波信号监控井下事件,已在21个月前投入市场。

某一井下事件产生的特殊压力信号时有可能转瞬即逝,常规设备无法捕捉到。像投球坐封、射孔等一些其它事件不会产生压力信号,只能通过声波进行监测。而Packers Plus公司Fracture Sciences团队的经理Barry Hlidek表示,视网膜系统可以同时解决以上两大难题。

他说:“视网膜系统的绝妙之处在于我们可以用一个相对经济的方式对某一井筒时间进行实时监控,而且完全不会对施工作业产生干扰,因为你并不需要打开井口,或实施类似的操作。它通过磁力吸附在井口外部,安装方便。只需一个人在半个小时内就可以完成系统的安装。”

“我们主要使用这个系统来确认在多级滑套压裂施工中投球、坐封的情况,所以通过使用电声和电磁传感器,我们可以真正的听见或看见投球的情况。你不仅可以获得可视化的图像,还可以听到这些情况。我们可以听到井下滑套开启的声音。”

在Packers Plus为视网膜系统专门研发的灵敏仪器中,有一款高分辨率的压裂传感器,其采样率可达到每秒10,000个数据点,而常规标准的监控设备每秒只能读一个数。这一点非常重要,因为有些事件发生的时间可能不到1秒钟,如果采样率不够高,就可能会漏掉这些事件。

“事实上,滑套开启大概只需要0.4秒,非常快,所以施工组可能根本检测不到这一事件,”Hlidek说。

在利用视网膜系统对这些事件进行观测时,公司不需要停工(不然很可能需要停工来确实某一事件是否发生),可以继续进行完井作业。Hlidek说:“同时这对确认投球放置和滑套开启情况的帮助也非常大,没有人希望施工失败。”

在多级压裂施工中,井筒中,逐级变大的投球被投掷到逐级变大的球座中。每一个球坐封后,都会开启相应的滑套,实现这一级的压裂作业,然后在井筒中不断重复这一过程。研究表明坐封的成功率与井产量有很大的关系。

应用案例分析

在德克萨斯的一个完井作业案例研究中,该井需要完成16级的完井压裂,施工中没有监测到第五级的投球和坐封作业。但油公司并没有选择中止作业挪开井口来看一下球是否坐封,而是假设球已经坐封好了,继续完井。当投放第六级的投球后,把仍在投球器中的第五级投球顶了下去,两个球同时落下,相继坐封第五级和第六级,相差时间仅有45秒。视网膜系统准确地捕捉到了这两个事件的信号,根据研究结果推断第四级被压裂了两次,而第五级没有被压裂到。

16级压裂中少压一级所造成的开支和收入损失是巨大的。“据估算,钻井和完井的费用大约近500万美元,则每级压裂的成本为31.25万美元。同时,由于这部分的储量无法开采,产量收益也会受损。”

各式各样的投球完井系统都可以使用视网膜系统来监测投球坐封和滑套开启情况。同时该系统也可应用于裸眼和固井作业中。在另一个第三方压裂施工的案例研究中,通过捕捉声波监测中突然出现的一个压力下降信号,视网膜系统核实有压裂球被挤出了球座。通过获取的准确实时信息,运营商可以及时地采取正确的补救措施。

Hlidek表示,对井下工作作业情况了解得越清楚,就越有利于在一系列施工中更好地做出重要决策。“我们还可以从地面监控爆炸射孔情况,看其是否完成了爆炸。我们可以监测到地面设备,如压裂泵,发出的噪音的变化,这些变化可能是该设备失效的前兆,从而可以及时采取应对措施。此外,我们还可以监测几种类型的封隔器安装和压裂后作业情况,像磨铣和连续油管清洗等。”

Hlidek表示,视网膜系统已经在北美和中东的各个地区得到了应用,受到了各个大小油公司的认可。而Packers Plus公司还将根据实际的应用情况对该技术进行不断的改进和打磨。

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。